[发明专利]透射式超声波气侵监测模拟实验装置

说明书

本申请实施例提供了一种透射式超声波气侵监测模拟实验装置，包括：模拟井筒，其包括上井段及与之相连的下井段；所述上井段用于模拟隔水管，所述下井段可透视；模拟钻杆，其安装于所述模拟井筒内，所述模拟钻杆与所述模拟井筒形成的环空内填充有钻井液；气体注入装置，其按照预设流量向所述模拟井筒内注入气体；设置于所述模拟井筒底部的发泡筛板，其与所述模拟井筒可拆卸连接，用于使所述气体形成均匀分散的泡状流；超声波探测装置，用于测量超声波对所述泡状流的含气率的响应。本申请实施例可以模拟并测量不同截面含气率条件下钻井过程中气侵情况，从而为后续钻井过程中气侵监测的分析研究提供了支持。

技术领域

本申请涉及石油开采技术领域，尤其是涉及一种透射式超声波气侵监测模拟实验装置。

背景技术

钻井过程中若钻遇高压气层会发生气侵，在气侵的初始阶段很难通过钻井液池流体增量监测、流量差溢流监测等方法检测到，且随着井深的增加，提早发现气侵的难度增大，留给井控的反应时间明显减少，使得气侵的早期监测成为深井井控的重点和难点。对于深水钻井，首先，随着水深的增加钻井液安全密度窗口变窄，更容易发生气侵；其次，在深水高静压环境下，气泡的总体尺度较小，导致气体进入隔水管时钻井液池增量依然不会达到预警值，难以通过常规方法及时检测到气侵。因此，深水钻井中及时准确发现气侵是井控工作的重点。

然而，目前缺少可模拟并测量不同截面含气率条件下钻井过程中气侵情况的技术手段，以用于钻井过程中气侵监测的分析研究。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种透射式超声波气侵监测模拟实验装置，以实现模拟并测量不同截面含气率条件下钻井过程中气侵情况。

为达到上述目的，本申请实施例提供了一种透射式超声波气侵监测模拟实验装置，包括：

模拟井筒，其包括上井段及与之相连的下井段；所述上井段用于模拟隔水管，所述下井段可透视；

模拟钻杆，其安装于所述模拟井筒内，所述模拟钻杆与所述模拟井筒形成的环空内填充有钻井液；

气体注入装置，其按照预设流量向所述模拟井筒内注入气体；

设置于所述模拟井筒底部的发泡筛板，其与所述模拟井筒可拆卸连接，用于使所述气体形成均匀分散的泡状流；

超声波探测装置，用于测量超声波对所述泡状流的含气率的响应。

本申请实施例的透射式超声波气侵监测模拟实验装置，所述发泡筛板包括端盖，所述端盖的内壁上安装有形状配合的筛网；所述端盖的底部中央安装有与所述气体注入装置相连的喷头；所述喷头与所述筛网相距预设距离。

本申请实施例的透射式超声波气侵监测模拟实验装置，所述端盖与所述筛网可拆卸连接。

本申请实施例的透射式超声波气侵监测模拟实验装置，所述可拆卸连接包括以下中的任意一种：

螺纹连接、卡扣连接和销钉连接。

本申请实施例的透射式超声波气侵监测模拟实验装置，所述超声波探测装置安装于所述上井段的外壁上。

本申请实施例的透射式超声波气侵监测模拟实验装置，所述超声波探测装置通过延迟模块安装于所述上井段的外壁上。

本申请实施例的透射式超声波气侵监测模拟实验装置，所述超声波探测装置包括对称设置的超声波发射探头及超声波接收探头；所述超声波发射探头通过第一延迟模块安装于所述上井段的外壁上；所述超声波接收探头通过第二延迟模块安装于所述上井段的外壁上。

本申请实施例的透射式超声波气侵监测模拟实验装置，所述气体注入装置包括空气压缩机，所述空气压缩机的出口端依次通过调压阀、流量计、节流阀和控制阀与所述发泡筛板的进口端相连。